Tehnologija razsoljevanja olja: opis in načela

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Rafinerije nafte prejemajo izdelke iz nahajališč vrtin kot surovino. V bistvu so to naftni in plinski viri, ki se pridobivajo v obliki emulzije z nečistočami in mineralnimi solmi. Brez predhodne obdelave lahko takšne mešanice škodujejo procesni opremi že v zgodnjih fazah predelave surovin, zato se uporabljajo metode dehidracije in razsoljevanja olja, ki jih po učinkih lahko primerjamo s filtracijo.

Splošna načela tehnologij za odvodnjavanje in razsoljevanje

Mešanica olja in pripadajočih nečistoč praviloma nastane iz več vrst tekočin, ki lahko vključujejo trdne delce. V najpreprostejših emulzijah se vodna komponenta zmeša s surovo olje v tankih kapljicah vzdolž molekularne strukture. Opozoriti je treba, da so procesi dehidracije in razsoljevanja nafte lahko povezani ne le z naravnim onesnaženjem in redčenjem tarče.izdelek v vrtini in med proizvodnjo. Tehnologija zračnega delovanja vrtin predvideva namerno redčenje vira, da bi ga pod tlakom v vrtini izvlekli na površino. Kot aktivni dvigalni medij lahko delujeta zrak ali ogljikovodiki, zato je nadaljnja rafinacija nafte obvezen tehnološki ukrep za pripravo virov. Druga stvar je, da nizka vsebnost kisika v tehniki airlift olajša proces ločevanja surovin.

Najpogostejša uporaba tehnologij rafiniranja nafte vključuje ločevanje soli in vode na molekularni ravni. Zlasti najpreprostejše tehnologije za razsoljevanje olja vključujejo učinek elektrostatičnega polja, ki ga ustvarijo elektrode z napajanjem transformatorja pri napetosti 12-25 kV. Elektrostatično polje povzroči, da se molekule vode premikajo, trčijo in držijo skupaj. Ko se količina tekočine kopiči, jo je mogoče poravnati z naknadno ločitvijo od oljne faze. To je eno od splošnih načel delovanja metod dehidracije in razsoljevanja, vendar se pogosto uporabljajo tudi tehnologije, ki vključujejo dodajanje različnih aktivnih komponent, ki pospešujejo in optimizirajo procese ločevanja.

Surova nafta in njene značilnosti

Surovo olje vsebuje tudi naravne emulgatorje z razpršenimi nečistočami in mineraliziranimi kloridi. V nekaterih primerih se lahko glede na tehnologijo razvoja vrtine ohranijo tudi plinske komponente - hlapne inanorganski. Vse te komponente so aktivne in se lahko štejejo za obvezne za konzerviranje ali kot nezaželene – njihov status določajo zahteve za končni proizvod in v fazah predelave določa seznam sprejemljivih metod za dehidracijo in razsoljevanje olja, kar bo vplivalo tudi na izbira opreme za rafinerije nafte. To pomeni, da lahko celo nekatere uporabne komponente škodujejo tehnološkim enotam, zato se v določenih fazah obdelave tudi izključijo in nato ponovno uvedejo.

Proces dehidracije velja za enega osnovnih. Izvaja se z uničenjem vodno-oljnega medija z dodatkom demulgatorjev, ki med adsorpcijo na meji faznega ločevanja ločujejo kapljice tekočine v olju. Kot aktivno sestavino je treba uporabiti sestavo, ki se bo sama po sebi zlahka ločila od ciljnega izdelka. Na primer, demulgatorji, ki se uporabljajo za dehidracijo in razsoljevanje olja, ne vplivajo na lastnosti prečiščene surovine in ne reagirajo z vodo. To so sintetizirane spojine, ki so tudi inertne za opremo in okolju prijazne. Demulgatorji iz skupine topnih v olju se zlahka mešajo z emulzijami, ki vsebujejo olje, hkrati pa se slabo izperejo z vodo. Obstajajo tudi organski neelektrolitski demulgatorji, katerih značilnosti vključujejo funkcijo raztapljanja glede na oljne emulgatorje. Zaradi kemičnega delovanja se zmanjša tudi viskoznost surovine.

Utemeljitev potrebe po razsoljevanju olja

Korisnost zmanjšanja koncentracije soli v surovi nafti presega škodo, ki jo korozijski procesi povzročajo opremi. Upoštevati je treba, da se naftni derivati z določenimi nizi fizikalnih in kemijskih lastnosti, določenimi s strogimi predpisi, uporabljajo v proizvodnih procesih in pri oskrbi prometne infrastrukture. Zato je razsoljevanje olja načeloma povsem racionalen postopek – druga stvar je, da je za izvedbo te naloge mogoče uporabiti različne tehnologije, da o razlikah v stopnji zmanjšanja koncentracije sploh ne govorimo. Na primer, na območjih, kjer je načrtovano ohranjanje vode, se lahko uvede dvostopenjski postopek razsoljevanja.

Na kakšne načine se razlikujejo pristopi upravljanja soli? Odvisno je od osnovne tehnike. Torej bodo pri električnih metodah pomembni trenutni parametri, v okviru kemične obdelave za dehidracijo in razsoljevanje olja pa se uporablja širok spekter aktivnih snovi, ki sprva na različne načine vplivajo na vsebnost določenih elementov. Večinoma so to iste kemikalije iz splošne skupine demulgatorjev, ki se pod določenimi pogoji vnašajo v emulzijo. Na primer, da se zagotovi gosto mešanje snovi z oljnimi surovinami, mora biti usmerjena proti toku na standardni razdalji od splakovalne posode ali območja ločevanja.

Ogrevanje surove nafte

Eden od pripravljalnih ukrepov, katerega namen je ustvariti zadosten temperaturni režim za učinkovito izvajanje procesa razsoljevanja.za kaj je to? Ogrevanje ima dve osnovni nalogi:

• V pogojih visoke temperature se vodni delci premikajo z večjo hitrostjo, zaradi česar je proces združevanja molekul v eno samo strukturo bolj aktiven. V skladu s tem se poveča proces razsoljevanja olja, iz katerega se odstranijo velike vodne spojine.
• Zmanjšanje viskoznosti je tudi posledica regulacije temperature. Viskoznost kot taka kaže na sposobnost tekočine, da se upre pretoku. Če se ta kazalnik zmanjša, se tuje komponente lažje odstranijo, saj jim nasprotuje manjša sila ovire.

Toda kakšen temperaturni režim bo optimalen za oljno emulzijo v smislu pozitivnega vpliva na nadaljnje procese ločevanja? Določen je določen kazalnik ob upoštevanju značilnosti določenega vzorca. Na primer, za lahke emulzije z nizko viskoznostjo se uporabljajo zmerne povprečne temperature, da se prepreči vrenje oljne faze, pri mešanicah težkih ogljikovodikov pa je smiselno povečati lestvico toplotnega učinka. V večini primerov se za optimalni način razsoljevanja vzame temperatura ogrevanja od 100 do 120 °C. Način do 140 °C se šteje za povišan.

obdelava s kemičnim oljem

Obdelava ali uničenje strukture emulzije na ta način zahteva tudi posebno usposabljanje. Zlasti kemične metode dehidracije in razsoljevanja olja se izvajajo pod naslednjimi fizikalnimi pogoji:

• ZaZa zagotovitev stika med oljno komponento in aktivno snovjo je treba predhodno uničiti vmesni film. To bo omogočilo, da emulziji dodate demulgator, potreben za nadaljnji proces.
• Za določeno časovno obdobje je treba zagotoviti zadostno število trkov razpršenih vodnih delcev. Z drugimi besedami, z mešanjem ali vrtenjem vsebine emulzije se aktivnost destabiliziranih vodnih delcev umetno poveča.
• Ohranjen je čas usedanja, med katerim bodo veliki vodni delci tvorili oborino na ozadju koagulacije.

Od tega trenutka lahko začnete s pripravo emulzije za proces razsoljevanja olja s segrevanjem. Vse pozitivne lastnosti zvišanja temperature oljne faze delujejo s kemično metodo ločevanja, vendar je pomembno upoštevati omejitve, saj lahko prekomerno zvišanje temperature povzroči negativne posledice. V nekaterih ločevalnih obratih, ko je temperatura napačno ocenjena, olje izhlapi v ozadju zmanjšanja gostote snovi in izgube volumna. Da bi preprečili takšne učinke, mnoga podjetja uporabljajo nižje temperature ogrevanja kot varnostno mrežo. Za kompenzacijo pomanjkanja toplotne energije se uporablja večja količina demulgatorja in opreme z večjo močjo.

Električni dehidratorji za razsoljevanje olja

V najpreprostejših shemah za izvedbo elektromehanskih postopkov za ločevanje soli in vode iz naftnega produkta se uporabljajo električni dehidratorji. Je večnamenskaoprema, ki opravlja več faznih nalog, vključno z ogrevanjem, električnim udarom, ločevanjem in zbiralnikom. Horizontalni električni dehidratorji za dehidracijo in razsoljevanje olja temeljijo na rezervoarju, v katerem potekajo eno- ali dvostopenjski procesi ločevanja. Modeli s funkcijo ogrevanja (termoseparatorji) vsebujejo tudi posodo v središču zasnove, vendar jo dopolnjuje dovodni ogrevalni del.

Elektromehanski dehidratorji so zasnovani s koalescentnimi enotami, elektrostatičnimi mrežami in enako opremo za ogrevanje. Posebnost te modifikacije je izvedba združevalnih naprav, zasnovanih za delo s fazami v obliki tekočine/tekočine. Ta vrsta električnega dehidratorja za razsoljevanje olja se uporablja pri vzdrževanju problematičnih emulzij.

V splošni tehnologiji uporabe elektromehanskih dehidratorjev je zadnja faza postopek precipitacije. V njegovem okviru se servisira ločen tok olja, med gibanjem katerega je zagotovljeno sproščanje plina in normalizirani temperaturni indikatorji.

Načelo delovanja električnega dehidratorja

Ko komponenta surove nafte vstopi v električno polje, se molekule vode z negativnim nabojem začnejo premikati in prevzamejo kapljico v obliki hruške, obrnjene proti pozitivni elektrodi. Na poti do slednjega se kapljice zaletijo in tvorijo veliko frakcijo, pripravljeno na nadaljnje padavine in ločitev. Težava je v tem, da je en cikel obdelave emulzijene bo dovolj za ločevanje vode in soli. Čeprav se soli naravno raztopijo v vodnem okolju, jih pri visokih koncentracijah ni mogoče popolnoma odstraniti. Za učinkovitejše čiščenje lahko mešanici dodamo še svežo vodo, ki bo v več ciklih električnega delovanja izprala solni del. Naprava za razsoljevanje olja z dehidratorjem poleg električne obdelave izvaja sedimentacijo (funkcija usedanja). Za to se uporablja dodatna oprema, ki je lahko različnih oblik, dimenzij in pomožnih orodij za nadzor procesa.

Čeprav so električni dehidratorji tehnološko zapletena in draga oprema, jih vse pogosteje uporabljajo ne le velike, ampak tudi majhne rafinerije. To povpraševanje pojasnjujejo naslednje prednosti enot:

• Prihranki. Kot kaže praksa, so električni dehidratorji tako glede stroškov potrošnega materiala kot porabe energije najbolj donosna rešitev za ločevanje olja v svojem razredu.
• Ergonomija. Gre za relativno novo opremo, zato je bila njena zasnova razvita že v prvih generacijah s poudarkom na sodobnih oblikah vodenja z avtomatizacijo in elektronskimi dispečerskimi centralami.
• Kakovost obdelave. Dobro premišljen sistem oblikovanja, skupaj s širokim naborom kemičnih katalizatorjev, zagotavlja skoraj laboratorijsko kakovostno obdelavo olja za različne tehnološke procese v kritičnih industrijah.
• Visoka stopnja zanesljivosti tehnologije. ATSestava predvideva zaščitne naprave z avtomatizacijo, ki po vgrajenih algoritmih nadzorujejo tehnološke operacije z rahlim tveganjem napake. Hkrati so kadrovske funkcije zmanjšane na minimum, v visokotehnoloških različicah pa jih nadomestijo inteligentni nadzorni sistemi.

kompleksno ločevanje oljne emulzije

Če se električni dehidratorji uporabljajo posebej za naloge ločevanja čistega olja od vode in soli, potem industrijski separatorji v kompleksu izvajajo funkcijo ločevanja emulzije na komponente. Na primer, pri preskušanju vrtine je treba iz ekstrahiranega vzorca pridobiti splošno analizo trde plasti v dnu luknje. Pri teh dejavnostih lahko razsoljevanje olja obravnavamo kot posredno nalogo skupaj z določanjem koncentracije železa ali magnezija, vendar to ne zmanjša uporabnosti separatorja. Dejstvo je, da v praksi same rafinerije nafte ne zanimajo toliko točkovni odvzem soli iz ciljnega proizvoda, temveč njena celovita priprava za nadaljnjo uporabo. V tem smislu je izključitev trdnih nečistoč skupaj z dehidracijo in razsoljevanjem le dobrodošla.

Visoko zmogljivi separatorji delujejo tudi pri zagotavljanju dovodnega blata in plinskega blata. Takšne naprave se uporabljajo za razsoljevanje vode v obratih za obdelavo olja za podjetja porabe s končnim proizvodnim ciklom. To pomeni, da mora biti proizvodnja komercialno čisto olje, katerega značilnosti omogočajo uporabo kot gorivo ali druge materiale. Na primer, separator pripravlja oljeemulzija z lastnostmi, ki omogočajo proizvodnjo bitumna, maziv, sintetičnega kavčuka itd. Tako visoko kakovost olja dobimo s prehodom skozi več stopenj predelave, vključno s čistilniki, koalescerji, pralnimi rezervoarji, termičnimi separatorji in drugimi funkcionalnimi enotami v različnih konfiguracije.

Tehnologija globokega razsoljevanja

Nezadostno razsoljevanje oljne emulzije vpliva tudi na stanje procesne opreme in kakovost končnega izdelka. Zato za zahtevne proizvajalce predelovalni obrati proizvajajo izdelke, ki so bili podvrženi globoki separaciji. V tem primeru oprema za razsoljevanje olja zmanjša količino soli na 3-5 mg/l. Kako se doseže tak rezultat? Uporabljajo se lahko različne tehnologije, vendar se za optimalno šteje kombinirana elektrotermokemična metoda.

Visoke stopnje globinskega ločevanja je mogoče doseči s kompleksnim čiščenjem s povezovanjem različnih metod za odstranjevanje soli v vodnem okolju. V tem primeru je treba intenzivno odlaganje v pralni tekočini zagotoviti z močnim električnim tokom. Kar zadeva kemično metodo, je povezana tudi v obliki dodajanja aktivnih demulgatorjev.

Drug način za zagotovitev globokega razsoljevanja je hidromehanski. V tem primeru se kemični in električni vplivi ne uporabljajo. Poudarek je na gravitacijski funkciji, ki prispeva k naravnemu luščenju vodnega okolja iz olja. Enota za razsoljevanje v tej shemi je cilindrični usedalni rezervoar s prostornino 100 - 150 m3. Zagotavlja cone za ločevanje frakcij, v katerih tečejo tekočine pod tlakom do 1,5 MPa. Ohrani se tudi temperaturni režim od 120 do 140 °C, kar prispeva k procesom ločevanja medijev.

AC-Tehnologija neposrednega udarca na polje

Ta metoda se imenuje tudi DC/AC polje. To pomeni, da v celoti temelji na električnem delovanju, ki ga zagotavlja usmernik v transformatorju. V pogojih enosmernega toka elektrostatična mreža pridobi polarnost (negativno ali pozitivno), kar prispeva k gibanju molekul vode v smeri elektrode. Zaradi medsebojnega privlačnosti molekul med seboj nastane vodna plast, ki je prikazana po najbolj priročni shemi.

Zahtevnost uporabe električne instalacije za dehidracijo in razsoljevanje olja je v tem, da proces spajanja vodnega okolja vključuje nevarnosti kratkega stika. To je posledica dejstva, da se negativna in pozitivna elektroda lahko dotakneta med seboj zaradi mostov, ki nastanejo med gibanjem vodnih delcev. Ta negativni dejavnik odpravi triodni tiristor, vendar le v obliki delnega zmanjšanja verjetnosti kratkega stika. Pri predelavi težkih oljnih frakcij tehnologija AC-Direct ni dovoljena ali omejena iz drugih razlogov. V takšnih medijih tudi pri toplotni izpostavljenosti aktivnost molekul vode ni tako aktivna, kar načeloma zmanjša intenzivnost in splošno kakovost procesa.ločitev.

Tako ali drugače ima metoda električnega delovanja sama prednost pred drugimi metodami kot najbolj praktična, enostavna za uporabo in tehnično nezahtevna. Težave povzročajo le zahteve po zagotavljanju procesne varnosti, ki se izraža v potrebi po uporabi varnostnih blokov, enot za preprečevanje kratkega stika, napetostnih stabilizatorjev itd.

Dodatna funkcionalnost razsoljevalnikov

Ker rafinerije in rafinerije nafte običajno združujejo rafiniranje nafte z vrsto drugih procesnih korakov, je oprema za ločevanje na voljo tudi z vrsto pomožnih funkcij, vključno z:

• Kontrolne in merilne funkcije. Uporabljajo se tako obvezni kot sekundarni neobvezni merilni instrumenti. Na primer merilniki tlaka, hidrostatične naprave, multimetri, dozimetri itd. V obratih za razsoljevanje kemičnega olja se za določanje vrste in količine demulgatorjev uporabljajo tudi posebne naprave.
• Postopki spiranja in čiščenja. Funkcija se nanaša na samopostrežne sisteme - po izčrpavanju predelanega olja se aktivira izpiranje rezervoarja in kanalov, ki zagotavljajo transport emulzije.
• Orodja za upravljanje porabe. V električnih inštalacijah, kot je bilo že omenjeno, sprememba tokovnih parametrov vpliva na kakovost procesov razsoljevanja olja, zato lahko korekcijo vira napajanja štejemo kotregulacijska funkcija. Za to se uporabljajo posebne nadzorne plošče, povezane z ampermetri, voltmetri in tokovnim pretvornikom.

Popolna naprava za razsoljevanje

V velikih rafinerijah nafte, kjer se procesi čiščenja in ločevanja izvajajo s surovinami, ki se gibljejo v toku, se uporabljajo posebne enote na flotacijskem in centrifugalnem principu delovanja. Zmogljivosti UPON inline naprave za razsoljevanje olja omogočajo predelavo do 500 m3/h surovine, kar zagotavlja raven slanosti do 3 g/m3. Vendar pa je za vzdrževanje visokih stopenj ločevanja potreben ustrezen tlak v krogu za dovod olja. Za to se uporabljajo ločene ali vgrajene kompresorske enote. Tako je povprečni tlak na vstopu v procesno linijo 1,1-1,5 MPa.

V pogojih izvajanja poenostavljene sheme z enostopenjskim mešanjem se emulzija predhodno razredči z vodo, po kateri se zmes pošlje v mešalni ventil in vstopi v ločevalno enoto. Inline enota za razsoljevanje olja skozi sesalni cevovod razsoljeva pripravljeno raztopino po celotni dolžini ločilne posode, kar omogoča učinkovito ločevanje frakcij. Pri mehanskem ločevanju lahko pride tudi do elektrostatičnega delovanja. V končni fazi se že prečiščeno olje spusti v skupni cirkulacijski kanal z usmeritvijo v naslednjo tehnološko stopnjo predelave ali začasno skladiščenje. Treba je opozoriti, da je kakovost linijskega razsoljevanja zaradi izključitve funkcije precej nizkasump pa na nekaterih področjih zahteve po visoki zmogljivosti pri pripravi naftnega proizvoda postavljajo hitrost predelave na prvo mesto.

Pomožni sistemi za obdelavo blata

Večina dehidratorjev in separatorjev privzeto uporablja stopnjo grobe filtracije z odvajanjem komponente gnojevke. Tega postopka ne smemo zamenjevati z odstranjevanjem nečistoč, saj je blato stranski učinek proizvodnje olja in lahko škoduje sistemom finega čiščenja surovin že v prvih fazah predelave. Zato se težke nečistoče odstranijo še pred procesi razsoljevanja olja. V tem primeru se mulj razume kot usedline kamnin, peska in drugih grobih delcev, ki so prišli v emulzijo na različnih stopnjah delovanja vrtine polja.

Kako poteka čiščenje blata? Predvidenih je več postopkov odstranjevanja, vendar vsi temeljijo na mehanskih metodah filtracije z drenažo in pranjem. V industrijskih napravah za dehidracijo in razsoljevanje olja je na te procese priključen tlačni puhalnik 4 bare ali več. V redkih primerih je blato podvrženo termični in kemični obdelavi - to velja za posebne stabilne spojine, katerih drenažna obdelava je neučinkovita.

Sklep

Probleme priprave olja za glavne procese tehnološke predelave za kasnejšo uporabo v proizvodnem sektorju se rešujejo z različnimi sredstvi in metodami. Tehnologije dehidracije in razsoljevanja so daleč od najpomembnejšegadelovanja tega spektra, vendar brez njih ni mogoče. Sodobna industrija se trudi uporabiti bolj optimizirane in energetsko učinkovite metode za reševanje problemov ločevanja, kar se kaže v povezovanju novih visokotehnoloških inštalacij. Zlasti sodobne generacije naprav za dehidracijo in razsoljevanje olja se aktivno razvijajo v smeri povečanja funkcionalnosti in ergonomije. To dokazuje pojav samoregulacijskih transformatorjev in visoko natančnih merilnih senzorjev, ki vam omogočajo, da obdržite pod nadzorom vse glavne parametre postopka čiščenja. Varnostni sistemi ne ostanejo brez nadzora. Tako pri metodah kemičnega ločevanja kot pri uporabi električnih dehidratorjev se uporabljajo izolacijska in zaščitna zaščitna sredstva tako za opremo samo kot za operaterje, ki se ukvarjajo s tehnološko predelavo olja.